5.2 细胞的能量“货币”ATP（课件）-2025-2026学年高一上学期生物人教版必修1

月黑见渔灯，孤光一点萤。萤火虫又名夜光流萤，因其尾部能发出荧光，故名萤火虫。萤火虫之所以会发光，是由于它独特的生理结构所致。他身体腹部末端内充满许多含磷的发光质和发光酵素，而这些也导致萤火虫能发出一闪一闪的微光，犹如夏日里的一盏天然的小灯泡。当然了，萤火虫发光可不是为了给人类制造如梦似幻的仲夏之梦，他们发光是为了求偶。雄性萤火虫在飞行过程中会发出特异的闪光，而此时的雌性萤火虫则会发出回应信号，方便雄性萤火虫能够清楚知道定位。漫漫长夜中，数百万只萤火虫会找到配偶，你来我往之间，荧光点亮森林，上演着一场荧光大秀，简直美哭了。 第五章 第2节 细胞的能量“货币”ATP 道县第二中学 胡咏涵 人教版高中生物 必修1 2 1 掌握ATP的化学组成、结构简式与高能磷酸键的结构特点,形成结构与功能相适应的核心生命观念。 科学思维 运用归纳与概括的思维方法,对比分析ATP与ADP相互转化的场所、酶、能量来源与去向,明确二者转化的核心规律。 3 科学探究 通过小组合作完成ATP分子结构模型搭建、ATP-ADP转化过程分析等探究活动,提升模型构建与合作交流能力。 4 社会责任 联系细胞主动运输等实例,认识ATP对生命活动的重要性。 生命观念 SZ-LWH SZ-LWH SZ-LWH SZ-LWH SZ-LWH SZ-LWH 萤火虫发光的原理 萤火虫的发光细胞内有特有的发光物质荧光素 思考:细胞内哪些物质有可能为萤火虫发光提供能量呢? 良好的储能物质—— 主要的能源物质—— 糖类 脂肪 这些物质能为萤火虫发光直接供能吗? SZ-LWH SZ-LWH 情 境 导入 SZ-LWH SZ-LWH A B C D 2mL ATP溶液 2mL脂肪溶液 2mL蒸馏水 2mL葡萄糖溶液 荧光消失 暗处 15min 暗处 有荧光 出现 无荧光 出现 无荧光 出现 无荧光 出现 结论: 葡萄糖、脂肪不能为萤火虫的发光器直接供能,ATP能为萤火虫的发光器直接供能。 是驱动细胞生命活动的直接能源物质 ATP 探究萤火虫发光的直接供能物质 SZ-LWH SZ-LWH 问题 探讨 SZ-LWH SZ-LWH ATP的利用 ATP与ADP可以相互转化 ATP是一种高能磷酸化合物 目标一 目标二 目标三 SZ-LWH SZ-LWH 目 录 CONTENTS SZ-LWH SZ-LWH 自主阅读课本P86 “相关信息”及“ATP是一种高能磷酸化合物” 两部分内容,思考以下问题: 1、ATP的中文名称是什么? 2、观察ATP结构式,回答它由哪些部分组成? ATP的元素组成有哪些? 3、ATP的结构简式如何书写?A、P、~分别代表什么? 4、ATP如何释放能量?为什么说ATP是一种高能磷酸化合物? SZ-LWH SZ-LWH 一、ATP是一种高能磷酸化合物 SZ-LWH SZ-LWH 核糖 磷酸基团 腺嘌呤 腺苷(A) 腺苷三磷酸(ATP) 腺苷 磷酸基团 特殊的 化学键 普通的 化学键 A—P~P~P C、H、O、N、P 3.化学组成: 2.元素组成: 4.结构简式: 1.中文名称: 腺苷三磷酸 1.ATP的分子结构 1分子腺苷和3分子磷酸基团 SZ-LWH SZ-LWH 一、ATP是一种高能磷酸化合物 SZ-LWH SZ-LWH ~ ~ 腺嘌呤 核糖 磷酸基团(P) P P P 腺苷(A) 注意:磷酸基团之间用特殊化学键连接 假如用 代表腺嘌呤、 代表核糖、 代表磷酸基团, 代表普通化学键、 代表特殊化学键,尝试构建ATP的模型。 ~ 探究活动一 构建ATP的结构模型 SZ-LWH SZ-LWH 一、ATP是一种高能磷酸化合物 SZ-LWH SZ-LWH 10 核糖 磷酸基团 腺嘌呤 腺苷(A) 腺苷三磷酸(ATP) 腺苷二磷酸(ADP) 腺苷一磷酸(AMP) 腺嘌呤核糖核苷酸 (RNA的组成单位之一) SZ-LWH SZ-LWH 一、ATP是一种高能磷酸化合物 SZ-LWH SZ-LWH 2.ATP的供能原理 相邻的磷酸基团都带负电荷互相排斥 特殊的化学键不稳定 末端磷酸基团有离开ATP而与其他分子结合的趋势,具有较高的转移势能 ATP水解的过程就是 的过程,1molATP水解释放的能量高达 ,所以说ATP是一种 。 释放能量 高能磷酸化合物 ATP 水解酶 ADP + Pi + 能量 30.54KJ SZ-LWH SZ-LWH 一、ATP是一种高能磷酸化合物 SZ-LWH SZ-LWH ATP消耗量大 【资料3】每个细胞每秒钟可合成约1000 万个ATP 且同时有等量 ATP 被水解 一个人在剧烈运动状态下,每分钟约有0.5kg的ATP分解释放能量,供运动所需。一个成年人在安静的状态下,24h内竟有40kg的ATP被水解。 【资料1】 【资料2】 成人细胞内ATP总量约2~10mg,人体安静状态下,肌肉内ATP含量只能供肌肉收缩1~2s。 ATP含量很少 ATP合成和水解都非常迅速 ATP含量少,转化快! SZ-LWH SZ-LWH 二、ATP与ADP可以相互转化 SZ-LWH SZ-LWH 思考:ATP是如何进行转化的呢? SZ-LWH SZ-LWH 二、ATP与ADP可以相互转化 SZ-LWH SZ-LWH 探究活动二 结合课本P87图5-4,尝试写出ATP水解和生成的反应式。 我相当脆弱, 水解时容易断裂 SZ-LWH SZ-LWH 二、ATP与ADP可以相互转化 SZ-LWH SZ-LWH 1.转化过程: ATP 合成酶 水解酶 ADP+Pi +能量 ATP水解: ATP合成: ATP 水解酶 ADP + Pi + 能量 ADP + Pi + 能量 合成酶 ATP 动态平衡 SZ-LWH SZ-LWH 二、ATP与ADP可以相互转化 SZ-LWH SZ-LWH 动态平衡 这里的能量用于哪里? 这里的能量从哪里来? ATP与ADP相互转化的能量供应机制,在所有生物的细胞内都是一样的,体现了生物界的 。 统一性 SZ-LWH SZ-LWH 二、ATP与ADP可以相互转化 SZ-LWH SZ-LWH 光 合 作 用 呼 吸 作 用 呼 吸 作 用 人、动物、真菌、 多数细菌等 绿 色 植 物 能量 ADP + Pi + ATP 酶 有机物 氧化分解 2.转化过程中能量来源和去向 (1)ADP合成ATP的能量来源 SZ-LWH SZ-LWH 二、ATP与ADP可以相互转化 SZ-LWH SZ-LWH (2)ATP水解成ADP释放的能量去向: 用于各项生命活动。 用于大脑思考(电能) 用于主动运输(渗透能) 用于生物发光(光能) 用于生物发电(电能) 用于物质合成(化学能) 用于肌肉收缩(机械能) SZ-LWH SZ-LWH 二、ATP与ADP可以相互转化 SZ-LWH SZ-LWH 光合作用 呼吸作用 呼吸作用 绿 色 植 物 主要来源 动物、人、真菌、多数细菌 去路 各项生命活动 ATP、ADP的相互转化过程是可逆的吗? SZ-LWH SZ-LWH 二、ATP与ADP可以相互转化 SZ-LWH SZ-LWH 项目 ATP的合成 ATP的水解 反应式 酶的类型 能量来源 (光合作用) (细胞呼吸) 储存在 中的能量 能量去向 储存于形成的 中 用于各项生命活动 场所 ATP、ADP的相互转化过程是可逆的吗? 合成酶 水解酶 光能 化学能 特殊化学键 特殊化学键 生物体的需能部位 细胞质基质、线粒体、叶绿体 不属于可逆反应。 物质可逆,能量不可逆,酶、场所也不同。 SZ-LWH SZ-LWH 二、ATP与ADP可以相互转化 SZ-LWH SZ-LWH 以主动运输为例分析ATP供能过程 SZ-LWH SZ-LWH 三、ATP的利用 SZ-LWH SZ-LWH ATP为主动运输供能过程 酶的作用下,ATP的 脱离与载体蛋白结合,携能量转移,这就是 . 载体蛋白磷酸化导致其 改变 参与Ca2+ 主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的 。 Ca2+ 与载体蛋白相应位点结合,其酶活性被激活 载体蛋白磷酸化 酶 末端磷酸基团 空间结构 SZ-LWH SZ-LWH 三、ATP的利用 SZ-LWH SZ-LWH 细胞内的化学反应 吸能反应 放能反应 :蛋白质合成、合成淀粉等。 :葡萄糖的氧化分解等。 (伴随ATP水解)由ATP水解提供能量。 (伴随ATP合成)释放的能量贮存在ATP中。 SZ-LWH SZ-LWH 三、ATP的利用 SZ-LWH SZ-LWH 糖类等有机物中的化学能 呼吸作用 ATP中的化学能 ATP水解 直接用于各种生命活动 ≈ ≈ ATP是细胞内流通的能量“货币” SZ-LWH SZ-LWH 三、ATP的利用 SZ-LWH SZ-LWH 能源来源 直接能源物质 主要能源物质 生物体内良好的储能物质 动物细胞内的储能物质 植物细胞内的储能物质 最终能源来源 ATP 糖类 脂肪 糖原 淀粉 太阳能 ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质 ATP≠能量;ATP是直接能源物质! 能源物质归纳: 核心 归纳 SZ-LWH SZ-LWH ATP 中文名称:腺苷三磷酸 结构简式: A-P~P~P ATP的来源: ATP与ADP相互转化: ATP的利用:各种生命活动 光合作用 呼吸作用 ATP ADP+Pi+能量 水解酶 合成酶 SZ-LWH 课堂小结 SZ-LWH SZ-LWH SZ-LWH 1.在下列四种化合物的化学组成中,“O”中所对应的含义一样的是( ) A.①② B.①④ C.②③ D.③④ ① ② ③ ④ D SZ-LWH SZ-LWH 跟踪训练 SZ-LWH SZ-LWH 2.下列叙述正确的是( )。 A.ATP和ADP相互转化是一种可逆反应 B.细胞可以利用热能将ADP转化为ATP C.ATP转化成ADP时,所有特殊的化学键都断裂 D.正常情况下,生物体的主要能源物质、储备能源物质、直接能源物质分别是糖类、脂肪、ATP D SZ-LWH SZ-LWH 跟踪训练 SZ-LWH SZ-LWH Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $面我们以钙离子的主动运输为例，向你展示atp的功能方式。运输钙离子的载体蛋白既是一种转运载体，同时也是一种催化atp水解的酶。当膜内侧的钙离子与载体蛋白的相应位点结合时会激活该酶，将atp水解成ADP和磷酸。此时atp水解形成的磷酸就会与载体蛋白结合，这就是载体蛋白的磷酸化过程。磷酸化过程也需要atp水解后所释放的能量。载体蛋白的磷酸化会导致其空间结构发生变化，使钙离子的结合位点转向膜外侧，将钙离子释放到膜外，从而完成钙离子的主动运输。 要讲的是atp与ADP的转化。我是小富豪，多金又可靠。人生atp江湖有人气，有人嫉妒我偷我一个屁，我的屁又是atp. 水解酶。哼因为。水解酶的水解作用，我发生了水解反应，最终使我装有大量金钱的高能磷酸键断裂了，我的钱都跑了。我现在是一个贫穷的APP。对对对，就是你们常说的腺苷二磷酸。我不再是富有的atp了，但好在我有很多的产业还是可以继续赚钱，而且我还有得力小助手atp合成酶，他也在帮助着我。瞧，不一会儿的功夫，我在合成酶的帮助下发生合成反应，又成为了富有的atp你们可能听说过我取之不尽，用之不竭，没错，我就是这样的，但绝不是我在生物体内的含量高，相反，生物体中像我这样有钱的人可不多。刚才你们也看到了，富有atp和贫穷ADP的两种状态在细胞内的转化十分快速，无时无刻不在发生，即消耗了多少马上就能生产多少。所以代谢越旺盛的细胞，我这两种状态的转化越快。但我这两种状态的转化是不可逆的。因为两个反应过程所参与的酶不同，且能量不可逆。不过转化过程中物质是可以重复利用的，所以我们一直处在动态平衡之中。这其实要归功于离线杆最远的高能磷酸键，正是因为它极容易水解，才保证了生物体中能量的持续供应，这种供应机制在所有生物的细胞中都一样，这便体现了生物质的统一性。让我来。